CN102891200A - 接线盒 - Google Patents

Abstract

本发明为一种主要用于连接一个或者多个太阳能电池（33）的接线盒（1），接线盒（1）由下部外壳（2）和上部外壳（3）组成，上部外壳（3）有安装电路板（20）的支撑件（21）。

Description

接线盒

本申请是申请号为200780020488.2的发明专利申请的分案申请。

原案申请日：2007年6月19日。

原案发明名称：接线盒。

原案申请号：200780020488.2，国际申请号：PCT/CH2007/000299。

技术领域

本发明属于连接技术领域，涉及将线缆连接到一台设备的接线盒，主要用于将线缆连接到光电模块（光电集电器、太阳能电池板、太阳能电池）。

背景技术

光电太阳能设备通常为模块化结构，由许多个太阳能电池组成，其通过外部线缆相连接。为取得较高的电压，单个的太阳能电池通常成组系列使用，也就是说第一个太阳能电池的阳极至少和一个其他太阳能电池的阴极相连。这种连接可能存在的问题是，当某一太阳能电池被部分遮挡时，例如被附近物体的投影或者云朵遮挡，该电池将处于被动状态，只能产生很少或者完全不产生电流。这样可能导致的情况是，被遮挡的太阳能电池在串行连接的回路中将通过相邻太阳能电池的产生电流，这样会造成损坏，至少是会缩短其使用寿命。由于上述原因，太阳能电池应由一个电路临时性过桥，该开关通常用二极管作为保护原件，这样可以在故障时与产生电流的部分断开。这种电路通常被安装在接线盒内，该接线盒同时也用来连接线缆。

住友商事布线系统有限公司的EP999601展示了一种太阳能电池的接线盒，该接线盒包括一个下部和一个上部外壳，两者通过插接相互连接。上部外壳中有用于外部电气线缆连接的接线柱，另有电气插接口，这些电气插接口的设计使其在外壳闭合的情况下可以和下部外壳中相应的电气插接口形成电气连接。在上部外壳中装有保护太阳能电池的二极管。为了确保该设置不受天气影响，二极管应被浇铸在填充材料-如硅材料-之中。该设置的最大缺点是其与当今的高效能太阳能电池的需求不符，因其无法获得充分的冷却。另一个缺点是，因二极管被建议浇铸在硅中，增加了不必要的材料和重量，且浪费时间。另外一个缺点是，当设备出现损坏时，如需更换电气架线，需要付出比较大的成本。这样的结构设计使得，出现损坏时，就必须更换整个上部外壳，因为其中的电气元件是无法接触到的，所以无法单个更换。

泰科电子AMP有限公司的US6582249展示了一种太阳能模块接线盒，其外壳为合成材料，且盖子由铰链连接到外壳上。下部外壳上有一个开口用于太阳能电池板的接线柱和外部电气线缆的接线柱。在下部外壳内，接线之间安装了电气组件，如二极管。在外壳的内侧壁上装有可转动的保护盖，可以使得该电气组件不被触及。最好在保护盖按规定的位置固定到外壳内之后，再将该组件通过保护盖上的开孔用填充材料固定住。

Mantenimiento Instalaciones Malaga SL维护设备公司的EP1605554展示了一种太阳能电池接线盒，包括下部外壳和有可松开插接口的盖子。外壳有两处开口，第一个用于太阳能电池的接线柱，第二个用于外部电气线缆的接线柱。外壳可以用一个螺丝固定在一块印刷电路板上。

多重控股股份公司的德国实用新型DE202005018884UI展示了一种太阳能电路板的接线盒。接线盒包括一个下部外壳和一个盖子，盖子与下部外壳的连接可转动。下部外壳有用于太阳能电路板接线柱和外部电气线缆的开口。在外壳的内部装有用于固定电气组件，尤其是二极管，的接触元件。接触元件的设计，使其可以接收并传导二极管发出的热量。

泰科电子AMP有限公司的EP1501133展示了一种太阳能电路板的接线盒。该接线盒包括一个下部外壳和一个通过铰链与下部外壳转动连接的盖子。下部外壳的底部有开口用于太阳能电路板的接线柱，侧面有开口用于外部电气线缆连接。外壳的内部装有汇流排和接触元件。在一种结构形式中包括一个带二极管的印刷电路板，该电路板由外壳中的支撑元件固定。

木谷电机公司（Kitani Denki KK）的JP20022359389展示了一种太阳能电池接线盒，其外壳包括一个下部外壳和一个可去除的盖子。下部外壳底部的开口用于连接太阳能电路板。侧板上的开口用于连接外部电气线缆。安装了可更换的二极管作为保护元件。

斯贝尔斯贝尔格·君特有限及两合公司的DE102005044939展示了一种太阳能电池的接线盒。接线盒中有如旁路二极管形式的保护装置，。印刷电路板与冷却元件相连接，可以将热量传导到外壳以外并和太阳能电路板的边框相连。

在现有技术水平下，众所周知，接线盒经常出现问题，其安装也很复杂。其中一个缺点是，线缆是固定在下部外壳上的。另外一个缺点是，由于组件均浇铸在外壳内，该接线盒不便于维护，更换组件也十分困难。由于冷却不足，还会有其他问题产生。由于将组件浇铸在绝缘材料中，虽然可以在某种程度上抵御环境侵蚀的影响，同时也会造成其冷却不足。现有技术水平下，众所周知，接线盒外壳均不适合安装在空间较狭小的地方，因为空间狭小的地方无法安装盖子；对于通过铰链与下部外壳固定及连接的盖子，在这样的条件下也根本无法打开到足够的角度。上述情况造成，如果必须在现有的线缆连接中更换一个太阳能电池的话，通常必须将整个设备关断。

发明内容

本发明的一项任务是展示一种接线盒，其不再有目前技术水平下出现的问题。本发明的另一项任务是，展示一种模块化结构的接线盒，其结构可灵活变化，可以按需求配置，这样可以满足不同的要求。本发明的还有一项任务是，展示一种改进的太阳能电池接线盒，尤其适用于安装在太阳能电池的下方，并可安装在空间狭小的地方。

本发明专利申请中界定的发明权利要求书实现了该任务。

在通常情况下，本发明中的接线盒包括一个下部外壳和一个上部外壳（盖子），上部外壳与下部外壳的有效连接是可脱卸的。下部外壳通常有一个基座，接线盒安装在一个表面上，例如太阳能电池上。外部线缆通常通过插头、连接夹具或者直接，如最好通过焊接，连接到上部外壳，上部外壳中视需求可配置带有电子或电气组件的电路板或用于电气或电子功能元件或组件的支撑件，例如合成材料板。接触元件和/或插接件在上部外壳和下部外壳之间形成电气有效连接，下部外壳可以安装在太阳能电池的背面并与其电气连接。在上部外壳和下部外壳之间可以设置密封圈，这样可以至少可以使得某些外壳部分保持密闭，湿气不能侵入。某些外壳部分可以主动或者被动冷却，将如由二极管产生的热量散发出去。下部外壳和/或上部外壳可以有许多个分隔，分别可以独立密封或者冷却。这些分隔可以通过中间隔板或者额外的第二内壳/内壁来完成。

在一种结构形式中，上部盖的后部预留有轴颈销，该轴颈销在上部外壳关闭的状态下会嵌入到下部外壳中相应的轴承开口中。最好将轴颈销设计为，当上部外壳在某一区域中被部分抬起后，上部外壳即可从下部外壳上取下。在相对应的前部区域和/或侧面，上部外壳也有其他的有效连接件，通过这些连接件，上部外壳和下部外壳的有效连接为可脱卸的。在一种结构形式中，上部外壳预留有卡扣配合，在上部外壳关闭时，该卡扣配合会嵌入到下部外壳中相应的开口中，并紧密闭合。卡扣配合可以设计为，如若没有专用或专门设计的工具即无法打开接线盒外壳。根据应用范围的不同，可选择或者增加其他的有效连接方式。例如，可以用螺丝来加固外壳部件的固定，和/或运用一次性使用的封口铅、相应的保险栓，这些材料在每次打开外壳后均必须替换。另外一种可能是，将上部外壳的卡扣配合相应设计为，在打开外壳时即被折断，这样可表明曾被开启。在这种情况下，每次打开外壳后通常均必须更换盖子。

在一种结构形式中，上部外壳被设计为，适于固定一块带有电气回路或者电气组件的电路板。为实现这一目标，上部外壳中需有支撑件，在该支撑件上可以将电路板以可拆卸或者不可拆卸的方式安装。可选择或可增加的是，将电路板粘到或者焊到外壳上，这样电路板就无法与上部外壳分离。在这种情况下，当电路板发生损坏时，如需更换电路板就必须将上部外壳与电路板同时更换。这样上部外壳和电路板形成了一个整体，例如会需要独立的线缆连接装置。这样在由上部外壳和电路板构成的整体放入下部外壳之前，电路板和/或上部外壳可以用从接线盒的下部外壳分离的线缆-例如该下部外壳已经安装在一个太阳能电池表面-电气连接和集束。下部外壳和上部外壳和/或电路板之间的空腔可以用密封圈来密闭，这样插接件和/或电气组件可以抵御环境侵蚀的影响。

在一种结构形式中，电路板在朝向下部外壳安装的一侧设有第一电气触点，该触点的设计，使其在外壳闭合时可以和下部外壳上相应的第二电气触点相触并共同作用，这样可以形成，例如，和电路板电子回路的有效连接。这样该电子回路或该电气组件可以安装在电路板在上部外壳中向内的一侧，这样的安装位置，一方面保护其不受外界的影响，另一方面又可以直接为太阳能电池构成一个散热的通路。根据应用领域的不同，上部外壳上可以有开口，例如可以用于散热或用于电路板和其上安装的组件的冷却。另外电路板也可以设计为热量隔离或绝缘的元件，因为电路板可以降低从太阳能电池到电气回路或电气组件的热传递，相应也降低反向的热传递。可以考虑其他的热量隔离元件，例如合成材料制成的支撑元件。在一种优先选择的结构形式中，上部外壳上有冷却用开口，开口的设计使得冷媒（例如：空气）可以主动或被动得穿过外壳并沿着电路板流通。出于这个目的的考虑，至少电路板区域可以设计为冷却元件或者在该区域增加其他冷却元件，例如散热片。可选择或可增加的是至少将其中一个外壳部件设计为冷却元件。如果需要的话，至少可以将某些电器元件绝缘，这样可以，例如避免通过冷却开口侵入的湿气造成短路或者形成电击的危险。使用绝缘的保护漆（例如，硅基材料）可以获得较好的效果。

上部外壳和/或下部外壳通常有可能将接线盒上的线缆连接到接线盒内部的电气或电子组件或者组件群上。在一种优先选择的结构形式中，上部外壳有一个线缆开口，专用于将线缆连接到接线盒内部。线缆开口可以是夹具的形式，这样在外壳闭合时，就可以夹紧线缆，可以保护线缆免受不需要的牵引和拉扯。引入到接线盒内部的线缆可以直接有效连接到电路板上，或者借助其他的方式有效连接到电路板上。将线缆接线柱设置在上部外壳部分的好处是，线缆可以分别与上部外壳，以及电路板有效连接。

下部外壳和上部外壳最好应使用合成材料压铸成型。应使用全部能有的密封方式或用多组分压铸法压铸。

本发明的一种结构形式展示了一种接线盒，包括一个下部外壳和一个与之有效连接的上部外壳，用于连接外部线缆的上部外壳中有用于安装电路板的支撑件，且上部外壳用于连接外部线缆的构件。下部外壳通常有一个基座，用于将接线盒安装到一个平整和/或弯曲的表面上。可选择或可补充的是，下部外壳有有效连接构件，通过该构件可以在必要的时候将下部外壳与一个其他的零件有效连接，例如，与一块底板连接。该有效连接构件可以是，例如卡扣连接和/或燕尾连接。另一方面，底板也可以被设计成安装板。这样设计的优点是，由其在狭小的空间中可以首先将底板固定好。然后再将下部外壳与底板有效连接，上部外壳将固定在下部外壳上。

用于安装电路板的支撑件包括，一个支架、一个咬边和/或卡扣元件。不管是下部外壳还是上部外壳，基本上都是浅碟形的，例如，一侧为敞开式的，这样在闭合状态下，接线盒内就形成一个整体的空间（空腔）。在需要的情况下，电路板可以基本覆盖上部外壳敞开侧及接线盒内部空间。电路板可以安装在下部外壳和上部外壳的中间。在电路板和上部外壳和/或下部外壳之间可以设置一个密封圈。在一种优先选择的结构形式中，上部外壳和下部外壳形成一个模块化的整体。电路板上可以安装电气和/或电子组件。下部外壳上可以有一个用于安装电气连接，例如一个太阳能电池的开口，该开口最好设计在外壳的底部。在需要的情况下，开口和/或下部外壳内部空间的一部分至少可以部分地用填充材料，如硅胶或粘结剂浇铸，只要这些材料的使用不会影响到接线盒或者其模块化组件的冷却，也不会影响到下部外壳和上部外壳的相互作用，如接线盒关闭。该电路板可以通过第一和第二电气触点与下部外壳相互作用，这两个触点在上部外壳闭合时，即与下部外壳有效连接。

还可以设想到其他结构形式，这那些结构形式中，电路板安装在上部外壳和/或下部外壳中。

附图说明

下面结合附图进一步阐述了本发明。附图包括：

图1一种接线盒的斜前上方的透视图。

图2图1中接线盒的斜前下方的透视图。

图3图1中接线盒的斜上后方的透视图。

图4图1中接线盒的斜下后方的透视图。

图5图1中接线盒的俯视图。

图6图5中DD线的截面图。

图7展示了图1中接线盒的斜前上方图，安装在一个太阳能电池上，上部外壳处于打开状态。

图8展示了图1中接线盒的斜后上方图，安装在一个太阳能电池上，上部外壳被切开。

具体实施方式

图1展示了一种接线盒1的斜前上方透视图。图2展示了图1中接线盒1的斜前下方的透视图。图3展示了同一个接线盒的斜上后方的透视图，图4展示了其斜下后方的透视图。图5展示了接线盒1的俯视图，图6为图5中DD线的截面图。在所有的附图中，相对应的元件/区域均用相同的数字标识。

在图1至6中，可以见到下部外壳2上方有上部外壳3。在上部外壳3的后部有轴颈销4，其与下部外壳2上相应的轴开口5配合（某些情况下请参考图6）。在下部外壳2的前部安装有卡扣6，其与上部外壳3上相应的卡扣开口7配合。通过卡扣6的数量和位置设计，可以使得接线盒的外壳只能用专用或专门设计的工具打开。在图示的结构形式中，轴颈销4和轴开口5设计为，上部外壳3可以从下部外壳2上取下；取下的方法是，在前部区域中将卡扣6松开，然后将与轴颈销4相对的前部区域略略抬起即可。可选择或可补充的是，在上部外壳3上设置卡扣配合（未展示细节），这些卡扣与在下部外壳区域的对应的相对开口相符合。对于在上部外壳上设置有卡扣的结构形式，其优点是，在折断了卡扣配合后不必更换下部外壳。根据结构形式和应用范围的不同，可以将上部外壳3，例如，只通过卡扣连接和/或螺丝连接来与下部外壳连接。在这些结构形式中，可以根据情况的不同，放弃使用轴颈销和相应的轴开口。其他的连接方式，例如保险栓或封口铅也是可以的。

图中的上部外壳3上有用于连接外部线缆11的线缆开口10。线缆开口10设计为夹具12的形式，有2个夹爪13；在上部外壳3闭合时，夹爪13将与下部外壳2上相应设置的夹爪14相配合，并通过这样的方式夹紧外部线缆11的外壳15。

图中的下部外壳2及上部外壳3基本上是凹形的。下部外壳2有一个底部18，一个环形的边37（侧壁），边上有向外凸缘38。下部外壳2作为一个整体或者下部外壳2的一部分，例如底部18的部分区域，可以用作非电气连接的底座或者固定太阳能电池的底座，并有相应的连接和接线元件。下部外壳2中相对底部18的另一侧敞开，并形成一个第一内部空间区域19。上部外壳3有一个顶部17，一个环形的边39（侧边）。上部外壳中相对顶部17的另一侧敞开，并形成一个第二内部空间区域31。第一和第二内部空间区域19和31形成接线盒的内部空间（空腔）。在第一个和第二内部空间19和31之间，在闭合状态下，在某些情况下安装了电路板20，该电路板在图中覆盖了整个内部空间并成为上部外壳3的第二内部空间31的外壁。这样就保护了在内部空间31中安装的电子或电气组件28。

如在图2、4和6中所见到的，下部外壳2有连接开口16，开口16有环形的边40，通过该开口16太阳能电池的电连接35可以接入到接线盒的内部空间。在接线盒内，接线开口16有许多个侧面相邻安装的电子连接（插接触点）36。下部外壳2的底部18被设计为安装基座，这样可以将接线盒1用合适的粘结剂固定到平整的面上，例如太阳能电池的表面（背面）。因此，底部18被设计成大而平整，并有一个旋转的棱条，这样粘结剂34，例如硅酮密封胶，可以围绕着连接开口16注入直至棱条为止。然后将接线盒1放到一个表面上，例如放到太阳能电池的连接区域上，如果需要的话，等到粘结剂固化后固定住。粘结剂可以同时用作密封胶或填充材料，浇铸连接开口16直至环形边40的高度，只要既不影响到接线盒的冷却性能，也不影响闭合性能。如果需要，接线盒1可以用其他的方式方法固定，只要其功能不受影响。

在图中，在下部外壳2和电路板20之间，有一个密封圈8安装在下部外壳2的环形凹槽9中。在图6中，可以清楚看到的，在上部外壳3闭合时，密封圈8被夹到了电路板20的背面和下部外壳2的中间，这样，第一开口/空腔19就在内部被密封了。以这样的方式，就可以使在第一空腔19中安装的触点和电子/电气组件不受外部影响。在图中，密封圈8安装在凹槽9中。在需要的情况下，可选择或可补充将密封元件（无进一步图示）压铸到下部和/或上部外壳3中。

在图7和图8中可以清楚的看到的，上部外壳3设计成用来安装电路板20。为达到这一目的，上部外壳3中有支撑件21用来固定电路板。在图示的结构形式中，支撑件包括一个支架22，与支架22分隔安装的咬边23和开口元件24，这些元件的设计，使得电路板20在其中可拆卸或不可拆卸的通过卡扣固定。电路板20在卡扣固定后与上部外壳3形成一个整体，两者预集成后，可以放入下部外壳2中，或者再次从中取出。外部线缆11通过在开启位置时线缆开口10和夹爪13不对线缆11的外壳15施加压力。只有当上部外壳3闭合时，夹爪13与夹爪14相夹时，线缆才能被固定住，才能避免不需要的扯动。

电路板20，在其朝外的下侧有楔形的第一电气触点25，该触点在接线盒1的上部外壳3闭合时，与安装在下部外壳2中的第二电气触点26，电导通。正如可以辨识的，第一电气触点25是楔形的，突起在电路板20的下侧面上。位于下部外壳2内部的第二电气触点26是夹形的，且其位置的设计对应第一电气触点25，使其在闭合时，可以与之配合。第一和第二电触点都是用金属片折弯成型的。第一电气触点固定在电路板20上，而第二电气触点设置在下部外壳2底部的相应位置上，卡扣在支撑件27上。第二电气触点26属于有效连接的插接触点36：在图中，第二电触点26和插接触点36是由同一金属片一次折弯成型的一体。

在图8中，一部分的上部外壳3被切除，这样就可以看到电路板20和其上排列的电气和/或电子组件28。电子组件28通过整个电路板20的第一电气触点25和/或与外部线缆11有效连接。上部外壳3有冷却开口（冷却槽）30，通过该开口，冷媒，如空气，可以在电路板20和上部外壳2之间在第二空腔31中流通，对组件28及电路板20进行冷却。为达到更好的冷却效果，电路板20和/或外壳2、3之一至少在部分区域32配置冷却元件。至少电路板20的区域和/或组件28和/或外部线缆11可以在需要的情况下加上保护层29，例如以绝缘漆的形式，使其保持电绝缘和/或保护其不受外界影响。

在图7和图8中所示的接线盒1安装在太阳能电池33上。下部外壳2通过粘结剂34固定在太阳能电池33的表面上，并和太阳能电池33的电气连接35有效连接。此外，太阳能电池33的电气连接35插入了第二电气触点26的插接触点36中。插接触点36的形状和位置使其在接线盒闭合时和/或接线盒在闭合状态下，可以达到最好的插接效果，并确保太阳能电池33的电气连接35的机械连接稳固，这样，浇铸连接开口16来固定电气连接35的方法就显得多余了。

Claims (13)

1.接线盒（1），用于太阳能电池，其包含：

下部外壳（2），

能够有效连接到下部外壳（2）的上部外壳（3），其中

所述的上部外壳（3）具有用于固定电路板（20）的支撑件（21），其中

下部外壳（2）具有与底板连接的有效连接构件，

所述的电路板安装在下部外壳（2）和上部外壳（3）之间。

2.如权利要求1的所述的接线盒（1），其特征是，所述有效连接构件是卡扣和/或燕尾连接。

3.如权利要求1所述的接线盒（1），其特征是，所述的下部外壳（2）具有用于连接太阳能电池（33）的电气连接（35）的开口（16）。

4.如权利要求3所述的接线盒（1），其特征是，所述的开口（16）在下部外壳底部（18）上。

5.如权利要求1所述的接线盒（1），其特征是，所述的上部外壳（3）和电路板（20）设计成一模块化整体。

6.如权利要求1所述的接线盒（1），其特征是，所述的上部外壳（3）具有用于连接外部线缆（11）的部件。

7.如权利要求1所述的接线盒（1），其特征是，所述的上部外壳（3）中有用于固定电路板（20）的支撑件（21），其由一个支架（22），一个咬边（23）和/或卡扣元件（24）组成。

8.如权利要求1所述的接线盒（1），其特征是，所述的电路板（20）基本上覆盖上部外壳（3）的整个开口。

9.如权利要求1所述的接线盒（1），其特征是，电路板（20）上具有电气/电子组件（28）。

10.如权利要求9所述的接线盒（1），其特征是，所述的电气/电子组件（28）安装在电路板（20）的远离太阳能电池（33）的一侧。

11.如权利要求1所述的接线盒（1），其特征是，所述的电路板（20）通过第一和第二电气触点（25、26）与下部外壳（2）相互作用，当上部外壳（3）闭合时，所述第一和第二电气触点与下部外壳（2）有效连接。

12.如权利要求1所述的接线盒（1），其特征是，所述的上部外壳（3）有冷却开口（30）。

13.如权利要求1所述的接线盒（1），其特征是，电路板（20）设计为热隔离元件。

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